2020年錫林浩特機場首場強對流天氣過程分析

宋 磊，李曉坤

(1.錫林浩特民航機場；2.錫林郭勒盟氣象局，內蒙古 錫林浩特 026000)

近年來，隨著科技的進步，對于災害性天氣的預報越來越準確。俞小鼎等[1]、朱乾根等[2]、陳渭民等[3]專家學者對于災害性天氣的技術方法進行了總結，艾瑞瑞[4]對河南省安陽市一次強對流天氣的多普勒雷達資料進行分析，陳健武[5]對2013年7月6日安徽省一次大范圍暴雨過程進行分析，孫良鑫等[6]對2012年9月淮北地區一次強對流天氣過程進行分析，研究總結出強對流天氣的成因機制。由于造成強對流天氣的中小尺度系統，發生發展快，對其預報仍存在很大難度。筆者通過分析2020年錫林浩特機場首場災害性天氣，總結預報經驗，凝練預報指標，為今后的預報事業做出貢獻。

1 天氣實況

2020年7月9日12時44分-50分錫林浩特機場出現冰雹天氣，最大冰雹直徑為5mm，最大風速為陣風16m/s，短時強降水出現在兩個時段，兩段均為半個小時10mm以上降水，第一段出現在12時50分-13時20分，為13.5mm，另一個集中在14時48分-15時20分，為10.6mm。此次過程降水集中，雨強大，伴有冰雹，風速較大，是錫林浩特機場2020年首場災害性天氣。

2 環流背景

500hPa中高緯為兩槽一脊，我國東北地區處于高壓脊影響，貝加爾湖和鄂霍次克海上空分別有一高空冷渦，錫林浩特處于貝加爾湖冷渦底部高空槽前影響，槽前有正渦度平流，使得地面減壓，地面氣旋發展加強，同時高空槽東移，但由于我國東北地區高壓脊的阻擋，高空槽移速減慢，冷空氣在錫林郭勒盟西部地區停滯，不斷滲透到高空槽前，有利于形成高層干冷，低層暖濕的不穩定層結。700hPa上低渦與溫度脊疊加，等高線與等溫線反位相疊加，有利于大氣斜壓性加大，產生不穩定層結。850hPa溫度脊控制錫林浩特上空，錫林浩特受偏南氣流影響，渤海黃海水汽源源不斷將向北輸送至錫林浩特上空，為強對流天氣的產生提供水汽條件。地面處于氣旋前部，受高空引導氣流影響，氣旋將加深發展，移速減慢，錫林浩特上空存在地面輻合線，易觸發對流系統，產生短時強降水、冰雹天氣。

3 探空圖分析

從錫林浩特(54102)探空圖(圖1)中可知，此次強對流天氣以短時強降水、冰雹天氣為主。中層有干侵入，“喇叭口”型，上干冷下暖濕，垂直風切變較大，K指數達到36℃，SI指數達到-1.21，CAPE值為461.8J/kg，0℃和-20℃層分別位于4.2km和7.4km處，高度適宜冰雹天的產生，同時暖云層達到3km左右，有利于短時強降水的發生。

圖1 2020年7月9日20時錫林浩特(54102)探空圖

4 物理量場分析

4.1 水汽條件

從9日08時850hPa水汽通量散度上看，錫林浩特處于負值區控制，為輻合上升運動，對應的比濕場為9g/kg以上，說明錫林浩特上空水汽條件充足，有利于強對流天氣的發生。到20時錫林浩特比濕達到12g/kg，水汽通量散度為正值區，為下沉運動，說明強對流天氣已經結束。

4.2 垂直運動條件

從9日08時垂直速度剖面分析可知，錫林浩特機場(116.1°E，44°N)上空在近地層為負值，上升運動，到700hPa附近轉為正值區，下沉運動，再往上600hPa以上又轉為負值區，上升運動，且在400hPa又一大值中心，為12.5hPa/s。整層來看，負值大于正值，主要以上升氣流為主，有利于短時強降水的發生，同時700hPa附近的正值區，下沉運動也進一步說明了中層有干侵入，有利于冰雹等強對流天氣的產生。

4.3 不穩定能量

從假相當位溫剖面分析可知，9日08時和20時錫林浩特機場上空有一大值中心，為60K，能量舌從08時到20時有明顯的面積增大及向上突起的趨勢。整層來看，08時能量集中于低層，中層較弱，說明強對流發生前期，能量存在儲備的過程。到20時整層能量均勻分布，說明強對流天氣發生，08時集中于低層的能量有一個釋放的過程。

5 衛星云圖分析

從紅外云圖上看，9日11時，高空槽帶狀云系左側邊界整齊，右側邊界多對流云團，到12時錫林浩特機場東南部有對流云團生成，定義為云團1，到13時(圖2a)云團1迅速北移，云頂亮溫達到-60.8℃，錫林浩特機場處于云核下方的最強上升區，對應于冰雹天氣的發生，降雹結束后亮溫梯度最強區仍然控制錫林浩特機場，第一段短時強降水天氣發生。14時(圖2a)云團1在錫林浩特地面輻合線的觸發作用下，激發生成云團2，由于云團2位置偏東，錫林浩特機場降水有一間歇期。15時，云團1、2、3合并加強，云頂亮溫達到-65.2℃，并向北移動，亮溫梯度最強區控制錫林浩特機場，第二段短時強降水天氣發生。到16時云區基本移出，降水趨于結束。

圖2 2020年7月9日13時和15時紅外衛星云圖

6 雷達產品分析

6.1 基本反射率因子

9日12時41分強回波區位于錫林浩特西部，中心強度達到55dBz 以上，在3.4°仰角(圖3)上存在明顯的三體散射，將有冰雹天氣產生。12時47分影響機場，最強中心強度達到60dBz 以上，仍有三體散射，機場有冰雹天氣產生，最大直徑為5mm。到12時53分，最強回波強度減弱，達到55dBz 以上，冰雹天氣結束，第一個短時降水天氣開始。12時59分至13時21分回波面積加大，強度減弱，降水持續。到13時27分回波移出機場，降水結束。14時41分，錫林浩特東南方向有弱回波生成并北移，到14時47分-15時21分回波影響機場，第二段降水開始，最強反射率因子在45dBz以上，強度比第一段短時強降水弱，故而降水量級也比第一段小。

圖3 2020年7月9日12時47分3.4°仰角上的基本反射率因子

綜上所述，具有三體散射特征的強對流單體影響機場，有冰雹天氣產生。強的基本反射率因子分兩段影響，中間有間歇期，造成兩段短時強降水的出現。

6.2 基本徑向速度

9日13時47分機場上空低層基本徑向速度圖顯示為西南風，呈“S”形，有暖平流且一直持續至13時10分，但無大風速區影響。到13時16分，機場上空出現逆風區，風場輻合，有利于回波單體的維持和短時強降水的發生。到14時01分風向轉為西北風，降水結束。14時47分基本徑向速度圖顯示為偏南風，存在弱的風向輻合，有利于強對流天氣的再一次發生。14時53分至15時21分，弱的風向輻合一直存在，有利于上升運動的維持，短時強降水天氣的發生。15時27分，弱的風向輻合消失，降水結束。

6.3 垂直積分液態水含量(VIL)

9日12時36分機場南部有一33kg/m2的VIL大值區，到12時41分有一躍增的趨勢，配合基本反射率因子產品，機場南部的回波區有冰雹天氣產生，到12時47分該回波影響機場，冰雹天氣產生。之后VIL值基本在10 kg/m2以下，冰雹天氣結束。

6.4 一小時降水量(OHP)

從一小時降水量產品分析，第一個短時強降水OHP產品達18mm，與實況對比偏大，說明前期產生的冰雹天氣，對降水有一定的影響，致使OHP產品偏大。第一個短時強降水OHP產品達9mm，與實況相差不大，說明OHP產品在無冰雹影響時，降水量值可信度高。

7 結論

①高層我國東北地區高壓脊的阻擋，貝加爾湖高空槽移速減慢，冷空氣在錫林郭勒盟西部地區停滯。②低層等高線與等溫線反位相疊加，有利于大氣斜壓性加大，產生不穩定層結。同時偏南氣流將渤海黃海水汽源源不斷將向北輸送至錫林浩特上空，為強對流天氣的產生提供水汽條件。③地面處于氣旋前部，氣旋加深發展，移速減慢，錫林浩特上空存在地面輻合線，易觸發對流系統，產生短時強降水、冰雹天氣。④探空圖上中層有干侵入，上干冷下暖濕，0℃和-20℃層高度適宜，同時暖云層厚，有利于冰雹、短時強降水的發生。⑤水汽充足，上升運動強，存在不穩定能量的釋放，有利于強對流天氣的發生。⑥衛星云圖中亮溫梯度最強區與強對流天氣的發生區有很好的對應關系。⑦雷達資料分析具有三體散射特征的強對流單體影響機場，有冰雹天氣產生。強的基本反射率因子分兩段影響，中間有間歇期，造成兩段短時強降水的出現。VIL值有一躍增，是冰雹天氣的指標。OHP產品在無冰雹影響時，降水量值可信度高。